Le séisme

03 mai 2005

Thème général de notre projet de TPE

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Le sommaire de notre exposé de TPE

sommaire

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Introduction

Lorsqu’un matériel rigide est soumis à des contraintes de cisaillement, il va d’abord se déformer de manière élastique, puis, lorsqu’il aura atteint sa limite d’élasticité, il va se rompre, en dégageant de façon instantanée toute l’énergie qu’il a accumulé durant la déformation élastique. C’est ce qui se passe lorsque la lithosphère est soumise à des contraintes. Sous l’effet des contraintes causées le plus souvent par le mouvement des plaques tectoniques, la lithosphère accumule l’énergie. Lorsqu’en certains endroits, la limite d’élasticité est atteinte, il se produit une ou des ruptures qui se traduisent par des failles. L’énergie brusquement dégagée le long de ces failles causent des séismes (tremblements de terre). Lorsqu’un séisme est déclenché, un front d’ondes sismiques se propage dans la croûte terrestre. On nomme le foyer le lieu dans le plan de faille où se produit réellement le séisme, alors que l’épicentre désigne le point à la surface terrestre à la verticale du foyer.

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Introduction(suite schéma)

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Introduction (suite)

Aujourd’hui, on distingue 3 catégories de séismes en fonction de leur origine : tectonique, volcanique ou artificiel. Les séismes tectoniques se produisent dans des contextes géologiques telles que les dorsales médio-océaniques ; lieu de l’expansion des fonds océaniques qui sont le siège de nombreux séismes d’intensité modérée, dont le foyer est relativement superficiel. Alors que les séismes d’origine volcanique présentent surtout l’intérêt d’annoncer des éruptions volcaniques. Ces tremblements de terre se manifestent lorsque le magma s’accumule dans la chambre magmatique d’un volcan. Tandis que le sommet du volcan sa soulève et que les flancs s’inclinent, des ruptures dans les roches comprimées sont révélées par une multitude de microséismes. Et enfin les hommes peuvent provoquer des séismes en raison de certaines activités telles que la constitution d’énormes réserves d’eau derrière des barrages, le pompage de fluides profonds, l’extraction minière ou les explosions souterraines de bombes atomiques. Mais quelque soit la nature du séisme il existe des appareils d’enregistrement de l’intensité du séisme ce qui permet de situer ces séismes sur une (ou deux) échelle(s) d’intensité différentes. C’est pour cela que l’on dispose de deux échelles pour évaluer les tremblements de terre: l'échelle de Mercalli et l'échelle de Richter. Aujourd'hui, nous n'utilisons que celle de Richter, mais les séismes du passé ne peuvent être évalués que selon celle de Mercalli.

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Introduction : échelles

L'échelle de Mercalli a été développée en 1902 et modifiée en 1931. Elle indique l'intensité d'un séisme sur une échelle de I à XII. Cette intensité est déterminée par deux choses:

- l'ampleur des dégâts causés par un séisme 

- et la perception qu'a eu la population du séisme.

Il s'agit d'une évaluation qui fait appel à une bonne dose de subjectivité. De plus, la perception de la population et l'ampleur des dégâts vont varier en fonction de la distance à l'épicentre. On a donc avec cette échelle, une échelle variable géographiquement. Mais, à l'époque, on ne possédait pas les moyens d'établir une échelle objective.

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Présentation de l'échelle de Mercalli

PRESENTATION DE L’ECHELLE DE MERCALLI

MM I. Non ressenti ou seulement par quelques personnes dans des circonstances très favorables. Sous certaines conditions, les effets suivants peuvent apparaître dans la région immédiate affectée par une secousse: oiseaux et petits animaux semblent perturbés; rarement des nausées ou des étourdissements sont ressentis; quelquefois les arbres, les structures, les liquides et les étendues d'eau peuvent s'agiter - les portes peuvent se balancer très lentement.

MM II. Ressenti par quelques personnes, surtout par celles situées aux étages supérieurs des maisons ou par des gens nerveux ou sensibles. Certains effets peuvent être perçus comme pour l'intensité I, mais avec plus de vigueur: balancement possible des objets délicatement suspendus; quelquefois les arbres, les structures, les liquides et les étendues d'eau peuvent s'agiter - les portes peuvent se balancer très lentement; oiseaux et petits animaux semblent perturbés; rarement des nausées ou des étourdissements sont ressentis.

MM III. Ressenti par plusieurs à l'intérieur, souvent le mouvement semblable à une vibration rapide. Au début, plusieurs personnes ne se rendent pas compte qu'il s'agit d'un séisme. Durée appréciable et quelquefois estimée. Vibrations analogues à celles causées par des camions légers ou par des camions lourds circulant à bonne distance. Les objets suspendus peuvent osciller légèrement. Le mouvement peut être plus notable aux étages supérieurs des hautes structures. Les voitures en stationnement peuvent osciller légèrement.

MM IV. Séisme ressenti à l'intérieur des constructions par de nombreuses personnes, à l'extérieur par quelques-unes. Dormeurs légers réveillés la nuit. Seules les personnes ayant ressenti un séisme important auparavant sont apeurées. Vibration semblable à celle d'un camion lourd passant tout près. Sensation analogue à un corps lourd heurtant l'immeuble ou comme si un objet lourd tombe dans la maison. Vibration des fenêtres, des portes, de la vaisselle et de la verrerie. Craquement des murs. Les objects suspendus se balancent vigoureusement. Les liquides dans les contenants ouverts sont agités. Les voitures en stationnement oscillent.

MM V. Ressenti par presque tous à l'intérieur et par la plupart à l'extérieur. À l'extérieur on peut estimer la direction du mouvement. De nombreux dormeurs réveillés. Sentiment d'excitation, mais peu de gens sont effrayés. Une minorité courent à l'extérieur. Les immeubles tremblent en entier. Vaisselle, verrerie et quelques fenêtres brisées.
Quelques petits objectes instables sont déplacés, renversés ou tombent au sol. Les objectes suspendus et les portes se balancent considérablement. Les cadres accrochés aux murs claquent contre ceux-ci ou sont tout simplement jetés par terre. Les portes et les volets s'ouvrent et se referment. Les pendules peuvent s'arrêter ou sonner. Le liquide se renverse des contenants les plus pleins. Perturbation possible d'arbres, poteaux et autres objets de haute taille.

MM VI. Ressenti par tous; plusieurs sont effrayés et courent à l'extérieur. Excitation générale. Tous les dormeurs sont réveillés. Les gens se déplacent d'une manière chancelante. Arbres et buissons branlent modérément. Les liquides s'agitent vigoureusement. De petites cloches sonnent (école, église). Petit dégâts aux maisons de mauvaise construction. Quelques cheminées et plâtre endommagés (fissures). Vaisselle, verrerie et vitres brisées en bonne quantité. Bibelots, livres et cadres projetés au sol. Certains articles de mobilier lourd sont déplacés.

MM VII. Alerte générale, tout le monde se précipite à l'extérieur. Souvent difficile de se tenir debout. Vibrations ressenties par les conducteurs d'automobiles. Arbres et buissons balancent considérablement. Vagues perçues à la surface des étangs et des lacs. Fait sonner les grosses cloches d'église. Les objets suspendus peuvent trembler. Dégâts négligeables dans les édifices bien construits, légers à modérés dans les structures ordinaires d'assez bonne construction, considérables dans les structures mal construites ou mal conçues. Quelques cheminées brisées, murs craqués. Chute de plâtre et de stuc en grande quantité Plusieurs vitres brisées. Bris des corniches sur les tours et les grands immeubles. Briques et pierres des murs délogées, mobilier renversé. Dommages aux canaux de drainage en béton.

MM VIII. Peur générale, près de la panique. Conducteurs d'automobiles en mouvement perturbés. Arbres balancent violemment, branches brisées. Éjection de petites quantités de sable et de boue. Changements dans le débit et le niveau d'eau des puits. Dégâts légers dans les structures spécialement conçues; considérables dans les gros immeubles ordinaires, avec effondrement partiel; très considérables dans les structures mal construites. Chutes de cheminées, colonnes, monuments, murs. Mobilier renversé.

MM IX. Panique générale. Dégâts considérables dans les structures spécialement conçues; structures bien conçues mises hors d'aplomb; dégâts très considérables dans les gros immeubles, effondrement partiel. Immeubles détachés de leurs fondations. Sol fissuré. Rupture des réservoirs et des canalisations souterraines.

MM X. Crevasses, importants glissements de terrain à partir des berges de rivières et dans les pentes abruptes. Sable et boue déplacés. Changements importants dans le niveau d'eau des puits. Eau des rivières et des lacs projetée sur le rivage. Changements importants dans le niveau d'eau des puits. Dommages aux barrages, aux remblais et aux ponts qui peuvent aussi être détruits. Destruction de quelques bâtiments à charpente bien construite; destruction de la plupart des structures à maçonnerie et à charpente et de leurs fondations; chemins de fer pliés, canalisations souterraines endommagées. Fissures dans les pavés et dans l'asphalte.

MM XI. Affecte le sol en plusieurs endroits, surtout les sols mous et humides; glissements de terrain, effondrements, larges fissures. Eau transportant du sable et de la boue éjectée du sol. Dommages importants aux structures en bois, aux barrages, aux remblais, etc. Il ne reste pratiquement aucune structure de maçonnerie. Ponts détruits. Chemins de fer tordus. Canalisations souterraines hors de service.

MM XII. Destruction totale. Pratiquement toutes les constructions sont grandement endommagées ou encore détruites. Topographie bouleversée - apparition de très larges fissures sur le sol, glissements de terrain, chutes de roches, effondrement des berges des rivières - en plusieurs endroits. Fracturation dans de grosses masses rocheuses, déplacements verticaux et horizontaux importants le long des failles. Modifications majeures dans le cours des rivières et des eaux souterraines, isolement des lacs, apparition de chutes. Ondes vues sur le sol. Peut projeter des objets verticalement dans les airs.

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Introduction (échelle de Rchter)

Alors que l’échelle de Richter a été conçue en 1935 par le sismologue américain Charles F. Richter pour classer les séismes californiens. Plus tard, Richter et ses collaborateurs l’ont modifié pour qu’elle puisse être utilisée pour les séismes dans le monde entier. L’échelle de Richter classe les séismes en fonction de l’amplitude des mouvements du sol mesurée à 100 km de l’épicentre du séisme, point de la surface terrestre directement située au-dessus de l’origine du séisme. Les mouvements du sol sont mesurés par un instrument appelé sismographe. Les sismographes peuvent déceler des mouvements ne dépassant pas 0,00001 mm comme des mouvements pouvant aller jusqu’à 1 m. Ainsi, un séisme de magnitude 7 sur l’échelle de Richter est 10 fois plus grand qu’un séisme de magnitude 6 et provoque des mouvements du sol 10 fois plus importante. Les séismes de magnitude 5 sont considérés comme modérés, ceux de magnitude 6 comme forts, ceux de magnitude 7 sont de grands séismes et ceux de magnitude 8 et plus sont considérés comme de très grands séismes. Par exemple, le séisme de Los Angeles en 1994 avait une magnitude de 6,7 et celui de San Francisco en 1906 une magnitude de 7,9. Il n’y a pas de limite à l’échelle de Richter, mais les séismes de magnitude 8 ou plus sont rares. On n’en compte qu’un par an dans le monde entier. On pense généralement que la croûte terrestre ne peut pas emmagasiner suffisamment d’énergie pour un tremblement de terre de magnitude 10. Il n’y a pas non plus de limite inférieure à l’échelle de Richter. Un séisme dix fois plus faible qu’un séisme de magnitude 1 a une magnitude de 0 et un séisme encore dix fois plus petit a une magnitude de - 1. Il se produit chaque jour de nombreux séismes de magnitude négative, mais ils sont si faibles qu’ils sont difficiles à détecter. L’importance des mouvements du sol est en relation avec la quantité d’énergie libérée par un séisme. Chaque augmentation d’une unité sur l’échelle de Richter correspond à une énergie 32 fois plus grande. Cela veut dire qu’un séisme de magnitude 7 libère 32 fois plus d’énergie qu’un séisme de magnitude 6, bien que les mouvements du sol ne soient que 10 fois plus grands. La quantité d’énergie libérée par un séisme de magnitude 4,3 est égale à celle de la bombe atomique qui a détruit Hiroshima, au Japon, bombe qui équivalait à 20 kilotonnes de TNT. Les plus puissants séismes mesurés à ce jour avaient une magnitude d’environ 9,5 et libéraient autant d’énergie que 66 millions de bombes atomiques de la taille de celle d’Hiroshima. On estime qu’un séisme de magnitude 12 libérerait suffisamment d’énergie pour briser la Terre en deux. L’échelle de Richter n’est que l’une des échelles existantes pour le classement des séismes.

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Schéma de l'Echelle de Richter

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Introduction (fin)

Mais on sait bien que les séismes constituent un phénomène géologique qui de tout temps à terrorisé les populations qui vivent dans certaines zones du globe. En quelques secondes, des villes et des villages peuvent être détruits, ensevelissant sous leurs ruines des milliers de victimes.

C’est pour cela que nous allons nous demander quelles peuvent être les différentes conséquences d’un séisme. C’est à l’aide d’un plan détaillé comprenant deux parties : les ondes sismiques et le tsunami (plus particulièrement en Asie) que nous allons pouvoir répondre à cette problématique et nous conclurons cette recherche par l’étude des appareils d’enregistrement et des moyens de prévention dans le but d’élargir le sujet.

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Photo de séismes

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Photo de séismes

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Photos de séismes

Tremblement de terre à Kobe au Japon le 17 janvier 1995

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Photo de séismes

Tremblement de terre à Kobe au Japon le 17 janvier 1995

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Photo de séismes

Tremblement de terre à San Francisco en Californie le 17 octobre 1989

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Photo de séismes

Tremblement de terre à San Francisco en Californie le 17 octobre 1989

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